زندگینامه علی جوان

 

حتماً تا کنون درباره (DVD) يا CD و يا جراحي چشم با ليزر و غيره چيزهايي شنيده ايد، و حتماً اين بزرگترين اختراع علوم را تا کنون به عناوين مختلف استفاده کرده ايد؛ بدون آنکه از خودتان سؤال کرده باشيد که مخترع ليزر چه کسي بوده است. آيا ميدانيد که مخترع ليزر يک ايراني بوده است؟ اولين نوع ليزر؛ ليزر گازي بود (که در سيستم درماني و صنايع بطور گسترده بکار برده مي شود)، که توسط آقاي علي جوان متخصص فيزيک اختراع شد.

علی جوان دانشمند ایرانی در سال ۱۹۲۸در تبریز متولد شد.پس از گذراندن تحصیلات در دبیرستان البرز، تحصیلات دانشگاهی خود را در دانشگاه تهران ادامه داد. سپس در سال ۱۹۴۸ به آمریکا مهاجرت می‌کند و تحصیلات خود را در مقطع دکترای فیزیک در دانشگاه کلمبیا ادامه می‌دهد. وی در سال ۱۹۶۴ با درجه دانشیاری به عضویت هیات علمی موسسه تکنولوژی ماساچوست (MIT) درآمد.

پروفسور علی جوان استاد فیزیک انیستیتو تکنولوژی ماساچوست، یک شخص شناخته شده در زمینه لیزر و کوانتوم در جهان بوده که برنده جایزه بین المللی برای اختراع اولین لیزر گازی نیز بوده است. وی PHD خود را در رشته فیزیک در دانشگاه کلمبیا در سال 1954 تحت نظر چارلز تونز دریافت کرد. به دنبال فلوشیپ دکترا در دانشگاه کلمبیا، او به گروه های تحقیقاتی لابراتوار تلفن بل در نیوجرزی ملحق شد (سپتامبر 1958).

در سال 1961 او به دانشگاه MIT ملحق شد. جاییکه تا اکنون مشغول تدریس و تحقیق می باشد.

پروفسور جوان اصول لیزر گازی را در سال 1958 پایه گذاشت، زمانیکه یک عضو گروه تحقیقاتی لابراتور بل بود. در سال 1960 موفق شد که لیزر گازی هلیوم – نئون که لیزری شناخته شده می باشد را ابداع کند. این اختراع، اولین لیزری بود که بصورت Continuos کار می کرد و باعث شد که در جهان جلب توجه کرده، پایه ای برای تحقیقات بیشتر در این زمینه باشد.

قبل از این اختراع، پروفسور جوان تئوری میزر سه سطحی را پایه گذاری کرد و اهمیت همگرایی فازی را در این وسیله میکروویو نشان داد. این عمل، ایده میزر بدون پراکندگی را معرفی کرد و او بعداً این ایده را در استفاده از اثر Raman تحریک شده، گسترش داد که نهایتاً منجر به بسط نوظهور رژیم نوری شد.

 

ليزر – يک امکان در سال 1930

در دنياي علمي و علوم، اين مثل هميشه گفته مي شود که وقتي که زمان براي يک اختراع يا يک کشف درست شده و شما آنرا انجام ندهيد، کس ديگري انجام خواهد داد. اين مثل تا حد زيادي حقيقت دارد. اما هميشه اينطور نيست. بعضي وقتها آدمها يک فکر خوب را از دست ميدهند.

 

وقتي که نوبت برسد به ليزر، ليزر گازي، ميتوانست در سال 1930 اختراع شده باشد، نه پس از سي سال در سال 1960 که من آنرا اختراع کردم. اگر شما به تاريخ علمي نگاه کرده باشيد، مخصوصاً به فيزيکدانان اروپايي، آنها به اختراع ليزر در سالهاي 1937 و 1938 خيلي نزديک شده بودند. دانشمندان در حال مطالعه بر روي اتمها بودند، که چگونه امواج نوري را بيرون بدهند (تقويت نور در گازها به وسيله گسيل القائي پرتوافکني)، و آنها به اختراع ليزر خيلي نزديک شده بودند. از نوشتجات آنها شما ميتوانيد ببينيد که آنها به راه درست رفته بودند، اما بعداً راه را اشتباه رفته و از مسير اصلي منحرف شدند. اگر من در همان سالها بودم مطمعناً آنرا اختراع ميکردم. مبالغه نميکنم و ميدانم که آنرا انجام ميدادم.

 

من ميدانم که اين دانشمندان چرا آنرا از دست دادند؛ آنها عميقاً درگير با دارايي هاي موضوع در تعادل گرمايي بودند. با اين وجود در ليزها، اتم ها بايد در يک حالت تعادل غير گرمايي باشند؛ که اين قدري پيچيده مي شود و از حوصله اين بحث خارج است. البته تمام آنها اکنون تمام شده است، ولي آن دانشمندان پيشروان اين راه بوده اند.

 

ليزر و جنگ جهاني دوم

ما فقط ميتوانيم فکر کنيم که اگر اين تکنولوژي (ليزر) در زمان جنگ جهاني دوم وجود داشت، چگونه بکار برده مي شد. امروزه ليزر در مقطع دفاعي خيلي استفاده دارد. پس بنابراين در آنموقع، مشکل است که گفته شود چه اتفاقي ممکن است افتاده باشد، مخصوصاً آنکه در آنموقع تکنولوژي امروزه را دارا نبوده اند. بدون هيچگونه شبهه، اگر ليزر در 65 سال پيش اختراع شده بود نه در 35 سال پيش، کاربردهاي آن نسبت به حالا بسيار گسترش يافته بود.

 

علم هميشه در گذشته به توسعه کارها در آينده کمک کرده است. وقتي که نيوتون قانون جاذبه را کشف کرد، اين را گفت که “او بر شانه هاي غولها ايستاده و دورترها را ديده بود”. هميشه يک پايه اي براي دانش ما وجود داشته است که توسط گذشتگان بوجود آمده است.

 

ليزر نتيجه شناخت ما از طبيعت اتم ها است؛ مخصوصاً طبيعت موجي اتمها. اتم ها امواج هستند، و طبيعت ذره اي آنها خاصيت امواج خودشان است. ما طبيعت اتم ها را کشف کرده ايم و آنها چيزي اند که بوسيله ساتع شدن نور بيرون ميدهند. در سال 1920 ساختار اتمها تا کوچکترين جزء، شناخته شده بود.  کتابهايي در اين رابطه نوشته شده بود. در آنزمان بزرگاني مانند Bohr، Schrodinger، و انشتين و ديگران بودند که اين اکتشافات را دنبال و پيگيري ميکردند.

 

مشکل است که شما با دقت بخواهيد بگوييد که در چه موقع يک نظر خلاق ظهور کرده است. من تصور ميکنم که نقطه آغازي در ابتداي اين خط بوده است، اما چه کسي ميداند. شما در لحظه اي همه چيز را درباره اختراعتان مي شناسيد؛ با وجود اينکه شما از انجام آن آگاه و باخبر نيستيد و نميدانيد که در حال انجام آن هستيد. و سپس بطور ناگهاني همه چيز درست از آب درآيد و شما آن کشف را درست انجام داده باشيد.

 

موقعي که من نظريه ام را در رابطه با ليزر گازي دادم، بعضي از قسمتهاي آنرا، اگر تما آن را نه، بر اساس گرفتاري من در کارهايي بود که مشغول انجام آن بودم. اما من ميدانستم که بالاخره اين ليزه گازي را ميتوانم اختراع کنم در غير اينصورت اصلاً دنبال آن کار را نميگرفتم.

 

کساني که از همان ابتدا نظر من را ميدانستند، خيلي به آن بدبين بودند. حتي آنهايي که در تيم من بودند و با من کار ميکرند، در اين رابطه شک داشتند. من اين شک را در بسياري از آنها ديده ام. حتي فيزيکدانان خوب هم بعضي از وقتها در عقايد خودشان نامطمئن هستند، و آنها با ترديد منزلزل مي شوند.

 

يادم مي آيد موقعي که با يکي از شاگردانم بر روي اين ليزر گازي در حال کار کردن بوديم، و آن وقتي که براي آزمايش نهايي آماده شده بود، من بشوخي رو به آن کرده و گفتم “هي، اگر من سويچ را بزنم و هيچ اتفاقي بوجود نيايد، چه!”، ناگهان صورت آن سفيد شده و آثار ترس در آن هويدا گرديد. من شروع به خنده کردم، و گفتم “نه، نه. حتماً کار ميکند”. من اين را بخاطر اطمينان او بيان کردم. سپس کليد را زديم و همه چيز بخوبي انجام گرفت. اما اين اغلب براي کساني که در حال کشف و اختراع چيزي هستند اتفاق مي افتد. آنها نامطمئن و مضطربند، حتي وقتي که هيچ چيزي براي ترسيدن و اضطراب وجود ندارد.

 

البته بعضي وقتها آزمايشات بزرگي هستند که ما درباره آنها صحبت ميکرديم، و بعضي وقتها جاي ترديد وجود داشته است، بخاطر آنکه پايه علمي دانسته نيست. به عنوان يک دانشمند شما مجبور هستيد که نظرات خود را آزمايش کنيد و آنها را انجام دهيد، حتي اگر شما دقيقاً ندانيد که نتيجه چه خواهد بود. اما شما بهتر است که مطماً شويد که جواب بدست آمده حتماً شما را به راهي که دنبال ميکنيد نزديک کند.

 

اما تنها چيزي که براي من مهم بود اين بود که اين ليزر گازي حتماً کار بکند. قبل از شروع هر گونه اقدامي و بکار گيري تيمي که بتواند در اين اقدام من را ياري دهد، بايد حتماً مطمعاً ميشدم که پروژه کار مي کند.

 

در آن موقع، من تازه به گروهي که در حال تحقيق در لابراتوار تلفن بل در هيل موري نيوجرسي بودند ملحق شدم؛ و در آنجا آنها را متقاعد کردم که دستهاي من را در راه اين کار باز گذارند که من بتوانم هر گونه آزمايشي که لازم است در رابطه با اين ليزر گازي انجام دهم.

 

درست در همان زمان دو محقق ديگر آقايان چارلز اچ. تاونس و آرتور ال. شاولو راهي ديگر را براي دست يابي به ليزر پيشنهاد کردند. در واقع نظريه آنها مبني بر اين اساس بود که، ما اکنون آنرا بعنوان (پمپ کردن ليزرهاي نوري) مي شناسيم، نور ليزرها را با توسط مکش با يک منبع نور زياد استخراج کرد.

 

نظريه من تماماً با آنها متفاوت بود. من در اين راه از جريانات برقي استفاده کردم (نه يک منبع نور زياد)، که انرژي الکتريکي را تبديل مي کند به نور ليزري، که همگان حالا آنرا به نام “ليزر گازي” مي شناسند. اين دو اختراع “پمپ کردن ليزرهاي نوري” و “ليزر گازي” بطور کلي با همديگر تفاوت زيادي دارند و براي مقاصد تماماً متفاوت بکار گرفته مي شوند.

 

نمايي از ليزر گازي دکتر علي جوان.  مجله “Smithsonian” آوريل 1971.

 

ليزر گازي هليوم – شبيه روشنايي نئون

براي دلايل شديداً فني براي اولين مرتبه که ميخواستم بر روي نظريه ليزر امتحان کنم، از دو گاز بي اثر هليم و نئون استفاده کردم. و براي شما توضيح ميدهم که چگونه کار مي کند. داخل دستگاه ليزر، دو الکترود جريان برق را بصورت ملايم از ميان گاز مي فرستند و يک فعل و انفعالاتي در اين رابطه انجام ميگيرد. انرژي الکتريکي به عنوان يک انرژي دروني ذخيره، بصورت فعال در اتم هاي هليم است، پس بنابراين خود را به اتم هاي شبيه روشنايي هليم انتقال داده و سپس تغيير يافته و به يک نور ليزر تبديل مي شود. اين اختراع من دو سال بطول انجاميد و شرکت بل مبلغ دو ميليون دلار بر روي آن سرمايه گذاري کرد.

 

 

من نظريه ام را در جون سال 1959 در مجله “بررسي نامه هاي فيزيک” مطرح کردم و آن زماني بود که من واقعاً درگير در انجام آن نظريه بودم. قبلاً من يک تيم گرد آورده بودم و مشغول آزمايش و اندازه گيري بر روي پارامترهاي گرداننده در ترکيب گازي بوديم. واقعي مهمي که در ماه فوريه و مارچ 1960 اتفاق افتاد، اين بود که تيم ما موفق شد که آن نظريه اي را که در سال 1959 داده بودم با موفقيت به انجام برساند. اما چند ماه ديگر وقت لازم بود که يک دستگاه ليزر کاري که نور ليزر را از اتم ها ميتوانست استخراج کند ساخته شود. من زمان را طوري تقسيم بندي کرده بودم که بتوانم اين کار را قبل از کريسمس انجام دهم.

 

و آن واقعه درست طبق برنامه در روز 12 دسامبر سال 1960 اتفاق افتاد. اين براي اولين بار در تاريخ علم بود که نور ليزر از يک دستگاه ليزر گازي سرچشمه گرفته بود. من دقيقاً وقتي را که به ساعت مچي ام نگاه کردم بياد مي آورم. ساعت دقيقاً 4 و بيست دقيقه بعدازظهر بود؛ و برف سنگيني در آن روز شروع به باريدن کرده بود.

 

اولين آزمايش ليزر تلفني

موقعي که ما ليزر گازي را اختراع کرديم ميدانستيم که اين روش ميتواند در ارتباطات تلفني هم مورد استفاده قرار بگيرد. در واقع ما آنرا همان روز بعد امتحان کرديم. روزي که ما موفق به ساخت ليزر گازي شديم من تا دير وقت در آزمايشگاه بودم و نزديکي هاي صبح به خانه مراجعت کردم. آن براي من معمولي بود. روز بعد موقعي که نزديکيهاي ظهر از خواب بيدار شدم به آزمايشگاه تلفن کردم. يکي از اعضاي تيم وقتي که گوشي را برداشت از من خواهش کرد که چند لحظه اي گوشي را نگه دارم. لحظه اي بعد من صدايي را شنيدم، چيزي شبيه به ماشين، که به من ميگفت که اين ليزر گازي است که دارد با من سخن مي گويد. اين صداي آقاي بليک بود، که اکنون پروفسور در دانشگاه McAlaster در کانادا مي باشد. براي تمام ما باور نکردني بود. اين اولين بار در تاريخ بود که يک مکالمه تلفني به وسيله يک ليزر نوري انجام مي شد. تاريخ دقيق آن روز سيزدهم دسامبر 1960 بود.

 

حال بعد از 35 سال، در صنايع ارتباطات از fiber optics استفاده مي شود که دهها هزار مرتبه از تکنولوژي مايکروويو قوي تر است. ارتباطات ليزي همچنان در حال گسترش و بزرگتر شدن است و از آن در شاهراه هاي اينترنتي استفاده بسيار مي شود.

 

معمولاً در دانشگاهها، مخصوصاً در دانشگاه علوم، رسم بر اين است که اگر اکتشافي و اختراعي بخواهد صورت بگيرد اول آنرا در مجله علمي عنوان مي کنند و بعداً آنرا در رسانه هاي خبري مطرح مي کنند. در تاريخ 30 ژانويه سال 1961 من نامه اي براي “مرور کردن نامه هاي فيزيک” نوشتم که اکنون آنرا به نام يک نامه تاريخي مي شناسند؛ و در آن خبر موفقيتمان را دادم. آن نامه بوسيله دو نفر ديگر به نامهاي ويليام بنت و دن هريوت از اعضاي تيم هم امضا شده بود. 

 

يکروز پس از انتشار نامه ما، يک کنفرانس خبري در هتل Park Plaza در شهر نيويورک سيتي گرفته شد. مهندسان لابراتوار شرکت بل بايد عيناً همان سيستم پخش صدا را که توسط ليزر هليم درست شده بود نسب مي کردند تا اينکه خبرنگاران خود از نزديک شاهد آن باشند. خبر صبح فردا در تمام کشور پيچيد. سهام شرکت AT&T در بازار بورس ثابت ماند. آنموقع لابراتوار شرکت بل بصورت بازوي تحقيقاتي شرکت AT&T درآمد. دو ميليون دلار سرمايه گذاري شده براي ليزر گازي توسط 5 سنتي و 10 سنتي هاي شرکت تلفن پرداخت شد. اين اختراع ثابت کرد که ارزش آن سرمايه گذاراي را دارا بوده است.

 

شرکت AT&T و ديگر شرکتهاي ارتباطي و مخابراتي ديگر در رابطه با مسائل تحقيقاتي نيستند. امروزه، دانشگاهها آن کار را انجام ميدهند. بيش از صدها ليزر گازي با رنگهاي مختلف بوجود آمده است که براي مصارف مخصوصي استفاده مي شود، بعضي از آنها داراي رنگهاي آبي و سبز و قرمز است و بعضي ديگر ماوراء بنفش هستند. تمام آنها مبني بر همان اساسي است که من براي اولين بار اختراع کردم.

 

تعداد زيادي ليزرهاي گازي مختلف پيدا شده و مهمترين آن همان ليزر دي اکسيد کربن است؛ که مي تواند يک نور ليزر خيلي پر قدرت توليد کند و در رادارها بکار برده مي شود و همچنين در صنايع جوشکاري براي ساخت دقيق مواردي که براي بيماران قلبي استفاده مي شود، قابل استفاده است.

 

ليزر هليم نئون خودش يک وسيله بي اندازه با ارزش شده است. يکي از گسترده ترين استفاده هاي ليزر گازي که هر روزه در زندگي روزمره از آن استفاده مي شود همان خواندن کدهاي اجناس در هنگام خريد از فروشگاهها است.

 

چند سال بعد از اختراعم، تحقيق درباره ليزر در آزمايشگاههاي صنعتي و دانشگاهها در دستور کار قرار گرفت، و اکنون ليزر صنعت خودش را دارد. تبديل کردن انرژي الکتريکي به ليزر گازي و بسط دادن آن در نوع خود يک اختراع است، صنعتي عظيم بکار رفته در متراکم کردن ديسک ها، تغيير دايرکتوري و کاربردهاي ديگر آن.

اخيراً انرژي هاي شيميايي در گازها، تبديل شده است به ليزرهاي نوري، که توليد آنها شروع شده است.

 

بطور آکادميک اين صنعت بصورت قارچ در هر جايي سبز شد. در کنفرانسهاي قبلي معمولاً فقط چند صد نفر حضور پيدا ميکردند. در آوريل سال 1995 در کنفرانس بين المللي ليزر گازي که در شهر بالتيمور بود و در آن جشن 35 سالگي اين اختراع را جشن ميگرفتند از من دعوت شد که در آنجا سخنراني کنم. متن سخنراني من در آنجا که هزاران نفر حضور داشتند “ليزرهاي گازي، چگونه بوجود آمدند” بود.

0/5 ( 0 نظر )


نظر خودتان را ارسال کنید